电纺法制备纤维支架及其稳定形态、可控降解与DNA控制释放的研究

摘要

在本研究中,分别采用单轴、同轴共电纺的方法制备了形态稳定与降解速度可调的组织工程纤维支架.一方面从材料入手,将降解性能好的材料与结构稳定且易于成型材料共混,可以同时满足形态与降解双方面的要求.另一方面从方法入手,选用特殊的方法将不容易成型的天然生物材料制备成理想形态,即获得理想降解性能与良好三维形态兼备的支架.此外,利用同轴共电纺的方法,将含有生物大分子或DNA的材料作为内核制备核壳结构电纺纤维膜,在不破坏其活性的前提下达到对其释放行为的控制. 首先我们采用单轴电纺法,研究了聚(丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)/聚己内酯(PCL)共混纤维体系,考察了不同共混配比下纤维膜的收缩和降解情况.研究发现,当PLGA组分含量低于80﹪时,由于结晶聚合物PCL的存在,纤维膜浸泡在水溶液中不发生明显收缩,可以保持稳定形态;同时当PLGA组分高于80﹪时,纤维膜的降解情况与纯的PLGA电纺膜相比相差得并不多.由此表明,通过调节PLGA/PCL不同的共混比例,可以制备既具备稳定形态又有较快降解速率的组织工程支架. 其次我们利用同轴共电纺的方法,将多糖聚合物--壳聚糖、海藻酸盐和透明质酸分别作为核层材料,以聚氧化乙烯(PEO)作壳层材料制备成核壳结构电纺纤维.选用适当溶剂将外壳PEO材料去掉,得到纯的多糖聚合物电纺纤维膜.研究发现,利用同轴共电纺制备得到的电纺纤维,其核壳结构清晰可见.除去外壳材料后,纯多糖聚合物电纺膜仍然能够维持多孔的纳米纤维膜形貌.最后通过降解实验,研究纯多糖聚合物纤维膜经过一定时间降解后的形态稳定性.从而将原本不可纺的天然生物材料,制备成形态稳定的组织工程支架电纺膜. 最后,我们同样利用同轴共电纺的方法,将半合成的阳离子化明胶与增强型绿色荧光蛋白质粒(pEGFP)结合成复合物作为电纺的内核材料,以聚己内酯(PCL)作为外壳制备核壳电纺纤维膜,并研究纤维膜的表面形态以及其对内部包含明胶与DNA的控制释放.研究发现,阳离子化明胶与DNA质粒重量比大于40∶1时,可相互作用结合成紧密的复合物,且其粒径远小于纤维直径,可作为内核溶液被包裹进纤维.降解实验中,随着外层PCL材料的降解,明胶有较长时间的持续释放,而DNA则集中在开始几小时内较快释放.凝胶电泳结果表明,电纺过程未破坏复合物的结构,使得释放液中的DNA仍保持了与明胶结合成复合物的形式.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1组织工程支架

1.2静电纺丝方法与研究现状

课题提出

第二章PLGA/PCL共混纤维膜结构稳定性及降解速率的控制

2.1引言

2.2实验与方法

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章刚性多糖电纺纤维膜的制备

3.1引言

3.2实验与方法

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章组织工程支架中DNA的控制释放

4.1引言

4.2实验与方法

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

附录

致谢